一次下套管固井完井工艺技术在辽北地区地热井的应用

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1、一次下套管固井完井工艺技术在辽北地区地热井的应用【摘要】在研宄本区地层岩性的基础上，试验摸索了一次下套管完井固井完井工艺，通过4口井的试验，证明该工艺完全适用于本区地热井的完井。为地热井完井提供了一套新的完井工艺技术。【关键词】地热井：下套管；完井；固井引言地热是来自地球内部的一种能量资源。地球上火山喷出的熔岩温度高达1200°C〜1300°C，天然温泉的温度大多在60°C以上，有的甚至高达100°C〜140°C。这说明地球是一个庞大的热库，蕴藏着巨大的热能。地热能是一种清洁能源，是可再生能源，其开发前景十分广阔。通过对辽北地区地层条

2、件、构造条件、地热资源生成条件、地温场特征的综合分析，在有利区的断层附近，具有生热和热储层的有利条件，是本区地热资源赋存的有利地区，结合以往生产资料，认为本区地热资源具有良好的开发前景。由于常规地热井完井工艺一般采用三开钻井方式，每层套管都需要进行固井，候凝，钻塞，因此造成钻井施工周期较长。另外每层套管之间需要专用的套管悬挂器悬挂套管。增加施工难度和施工成本。为此，在研宄本区地层岩性的基础上，试验摸索了一次下套管完井固井完井工艺，通过4口井的试验，证明该工艺完全适用于本区地热井的完井。为地热井完井提供了一套新的完井工艺技术。1.辽北地

3、区地质特征1.1地层内自下而上出露的地层有：前震旦系（AnZ）;中生界白垩系阜新组、孙家湾组；新生界第四系地层组1.2地质构造本区位于阴山纬向构造带与新华夏系第二沉降带交接复合部位，含煤盆地为断陷构造盆地，总体呈北北东向展布，为一东缓西陡的不对称向斜构造。盆地西缘主干断裂?M屯断裂控制着煤田的生成和展布。断裂构造经历了两次较显著的构造运动，一是燕山期新华夏构造成为控制铁法煤田主导构造体系；二是喜山期，使燕山期新华夏构造运动在本区的活化。既而产生了一系列断裂、褶皱等构造，断层皆为高角度正断层，沿裂隙多有火成岩侵入为第三系辉绿岩，产状为岩

4、床。据矿井观测资料，煤炭采掘一旦遇到这期火山岩，矿井涌水量会突然增大。1.3地温场特征根据1985年大兴井田地质勘探7个钻孔地温梯度测试成果，恒温带平均深度29.17m，温度11.2°C，地层地温梯度变化在3.3〜4.04°C/100m。属地温异常，说明区内具有地热资源生成的地质背景。1.4热储及盖层据本区地层岩性及其组合关系，应用地热地质理论分析得知，构成工作区热储及盖层的地层有：(盖层为白垩系孙家湾组、阜新组中上部地层及第四系地层，热储为白垩系阜新组底部砂砾岩及前震旦系古风化壳。(1)盖层。白垩系孙家湾组、阜新组中上部地层及第四系

5、地层，在阜新组中下部发育一层稳定且较厚的砂泥岩层，岩性为粉砂岩、泥岩，导热性差，是良好的盖层，总厚度在800〜1500m。(2)热储层。由中生界白垩系下统阜新组底部砾岩及前震旦系古风化壳组成。具有地热热水富集储存的空间，其热储的埋藏分布均受岩性及地质构造控制。1.地热井完井工艺2.1常规地热井完井工艺一般情况下，常规地热井的完井工艺主要是：一开：表层套管，下入339.7mm套管，钻深50-100m,固井水泥返高到地面。二开：下泵室套管，下入273.9mm或244.5mm套管，钻深400-800米，固井水泥返高的地面。三开：下生产技术套

6、管，下入177.8mm或139.7mm套管（含筛管等），钻深400-800-完钻井深。固井水泥返高到设计的位置。由于每层套管都需要进行固井，候凝，钻塞，因此钻井施工周期较长。另外每层套管之间需要专用的套管悬挂器悬挂套管。增加施工难度和施工成本。为此，在研宄本区地层岩性的基础上，试验摸索了一次下套管完井固井完井工艺，通过4口井的试验，证明该工艺完全适用于本区地热井的完井。为地热井完井提供了一套新的完井工艺技术。2.2地热井一次下套管完井固井工艺该工艺主要是在二开和三开后，将生产技术套管和泵室套管通过变径套管短节连接在一起，一次下入井内，

7、通过分流固井套管浮箍装置，配合水泥伞，采用“上固下不固”的工艺进行固井，从而达到一次下套管完井固井的目的。具体完井工艺示意图见图1所/J、O钻至设计深度后，通井循环泥浆正常后，按如下程序下入套管：引鞋+筛管+套管（水泥伞）+分流套管浮箍+套管+变径套管短节+泵室套管+水泥头。1.现场应用情况表1给出了4口的应用情况。该工艺在本区使用4口井，施工成功率100%，通过运用该工艺提高了钻井队的工作时效，缩短钻井工期10-15天以上，节约了钻井成本，经济效益明显。2.小结4.1在研究本区地层岩性的基础上,试验摸索了一次下套管完井固井完井工艺，

8、通过4口井的试验，证明该工艺完全适用于本区地热井的完井。为地热井完井提供了一套新的完井工艺技术。4.2该工艺主要是在二开和三开后，将生产技术套管和泵室套管通过变径套管短节连接在一起，一次下入井内，通过分流固井套管浮箍装置